浅谈格宾石笼在河流治理中的应用—以开阳县小南江河流治理工程为例

浅谈格宾石笼在河流治理中的应用—以开阳县小南江河流治理工程为例

金建人 1 刘荣阳 2

1.贵阳市水利水电勘测设计研究院 贵州贵阳 550023;

2. 贵州省水利水电工程咨询有限责任公司 贵州贵阳 550023

摘要：格宾石笼是近年出现的一种新型构筑物，主要材料为防腐金属网和毛石，其将防腐金属网编织成箱型石笼后内填级配毛石，具有取材方便、施工方便、柔性结构、透水性强、适应地基不均匀沉降变形等优点，可用作挡墙、水下抛石、护岸、护坡、护脚等，广泛使用在公路、市政、水利等行业。本文主要介绍格宾石笼挡墙在开阳县小南江河流治理工程中的设计与应用，总结工程经验，为类似工程设计和实施提供参考。

关键词：河道治理；格宾；格宾石笼；

0 引言

随着社会发展，生态治理理念深入人心，水利工程越来越重视与生态环境的和谐发展，河道治理工程深入贯彻和谐发展理念，积极采用新材料，新技术。格宾石笼是近年出现的一种新型构筑物，与传统刚性结构相比，其不仅满足河道岸坡结构稳定及防冲要求，还具有取材方便、施工方便、柔性结构、透水性强、适应地基不均匀沉降变形等优点。工程完建后格宾石笼所填筑毛石存在较大空隙，特别适合水生动物栖息，空隙沉淀河水携带泥沙后特别适合植物生长，格宾石笼河堤有利于植被、水体、水生动物、格宾挡墙的相互涵养，有利于水与自然和谐发展。

1 工程概况

小南江为新地名，是以东风水库为中心，汇入东风水库和流出东风水库河流的总称。小南江河流治理工程是开阳县城防洪工程，工程所在地位于开阳县城即城关镇，是贵州省《重点地区中小河流近期治理建设规划》规划工程。

工程规划治理总长为5000m，实际设计治理河段总长为5.3Km，分为三段，第一段为小南江支流段，从苏家湾处(桩号为Z0+000)至杨公桥处(桩号为Z0+400)，长0.4Km；第二段为小南江干流上游段，从烟灯坡处(桩号为GS0+000)至栗山公社处(桩号为GS2+650),长2.65Km；第三段为小南江干流下游段，从东风水库溢洪道尾端(桩号为GX0+000)至神仙洞入口处(桩号为GX2+250),长2.25Km。

工程保护人口为1.45万人，保护农田0.5万亩，防洪保护面积11.02km²。

小南江河流治理工程是开阳县城防洪工程，第一段和第三段堤防建筑物按照20年一遇进行设防(p=5%)；第二段河道两侧主要为农田，暂无相关的城市规划，故该段以保护农田为主要目的，防护标准为5年一遇 (p=20%)；

工程原设计为浆砌石河堤，工程在2014年4月得到主管部门批复，在2015年组织实施时，县水务局本着河道治理应结合环境和谐发展的理念，提请主管部门将河堤变更为生态河堤，结合开阳县生态、经济环境发展需求，为更好实现河水与堤防结构后部土体的自由水交换，增强水体自净能力，经技术经济比较最终确定开阳县小南江治理工程采用格宾石笼+草皮护坡的方案进行治理，进一步实现人水和谐。

2 方案设计

与传统浆砌石河堤相比，格宾石笼河堤优势明显，其特点主要为：

1、适应性强：格宾石笼工艺以钢丝网箱为主体，为柔性结构，能适应各种土层性质并与之较好的结合，能很好的适应地基变形，不会削弱整体结构，更不易断裂破坏。

2、稳定能力强：格宾石笼属于蜂巢结构，具有透水和自排水功能，可使地下水以及渗透水及时的从结构填石缝隙中渗透出去，能有效解决孔隙水压力的影响，对结构体本身提供了额外的安全系数，利于岸（堤、路、山）坡的稳定。

3、结构整体性强：格宾石笼网片是将钢丝用机械编织成双绞、蜂巢形网格，即使一、两条丝断裂，网状物也不会松开；能够紧密地结合形成一体，具有延展性和柔性，可抵抗高强度压力，可承受大范围的变形而不破裂，整体性强。

4、经济、方便易组合：可根据设计意图，工厂内制成半成品，施工现场进行组装。施工简便，只需将石头放入笼子封口即可，不需要特殊的技术。运输费用小，可将石笼网格折叠起来运输，在工地上装配。

5、耐久性好：格宾石笼网丝经双重防腐处理，抗氧化作用强，抗腐耐磨，抗老化，有很强的抵御自然破坏和抗恶劣气候影响的能力，使用年限长。

6、美化环境、保持生态：网箱砌体石缝被土填充（人工或自然）后，植物会逐渐长出，实现工程措施和植物措施相结合，亦绿化美化景观，形成一个柔性整体护面，回复建筑的自然生态。结构填充料之间的缝隙可保持土体与水体之间的自然交换功能，同时也利于植物的生长，实现水土保持和自然生态环境的统一。

设计重力式格宾堤身采用镀高尔凡格宾，堤顶宽1m，设计采用外台阶式，迎水面采用高度每升高1米退台0.5m，背水面竖直，格宾后部需铺设聚酯长纤无纺布反滤。设计简图如下：

重力式格宾防洪堤示意图

格宾石笼内填充物采用级配卵石、片石或块石，粒径D100～300mm，空隙率不超过30％，要求石料质地坚硬，强度等级MU30，比重不小于2.5t/m³，遇水不易崩解和水解，抗风化， 格宾靠墙面30cm范围内采取干砌。

3 设计计算

格宾石笼重力式挡墙的基本稳定原理同浆砌石重力挡墙和混凝土重力挡墙相同，均是通过墙体自身重量来维持挡墙在土压力下的稳定。

（1）抗滑稳定性验算

基底抗滑稳定系数 按下式计算：

式中： 竖向力总和（KN）；

水平力总和（KN）；

基底摩擦系数。

其中 根据现场试验取 （ 取地基土的内摩擦角和格宾石料的内摩擦角中较小值，由相关厂家提供）

（2）抗倾覆稳定性验算

抗倾覆稳定系数 按下式计算：

式中：

稳定力系对格宾墙体墙趾的力矩（KN·m）；

倾覆力系对格宾墙体墙趾的力矩（KN·m）。

（3）地基承载力验算

对墙底面偏心距 的要求为：

（土质地基）； （岩质地基）；

格宾挡墙墙趾、墙踵压应力为： ；

计算采用第三方公司的MacSTARS软件， 带入相关参数后得格宾石笼挡墙抗滑稳定安全系数和抗倾安全系数均满足规范要求，最大基地压应力均小于地基承载力，设计河堤断面满足规范要求。

4 施工

格宾石笼挡墙具体施工工艺如下：

基槽开挖→地基处理→铺设垫层→测量放线→铺设格宾网→填充石料→箱体封盖→箱体植被施工 。

施工时根据挡墙的入土深度和轮廓线长度及宽度等设计要求，开挖基槽，并在挡墙下面铺设好土工布后进行格宾石笼挡墙的施工，施工时保证挡墙的基底土质及其密实度；如遇较差的地基土质时，须进行地基处理，处理后的地基承载力符合设计要求。

5 实施情况

工程施工后效果

工程于2016年3月得到主管部门批复并开工，于2018年竣工并通过验收，工程竣工至今已近2年，经风吹日晒以及洪水考验，格宾石笼挡墙结构完全稳定，河道水生生物、植被环境得到很好的恢复和保护，得到当地群众的好评。

5结语

格宾石笼在河道治理工程中的应用，大大改进了传统浆砌石或混凝土河堤的不足，即兼顾了浆砌石的刚性又满足了河道生态要求，又实现河水与堤防结构后部土体的自由水交换。格宾石笼所填筑毛石空隙适合水生动物栖息，空隙沉淀河水携带泥沙后特别适合植物生长，格宾石笼河堤有利于植被、水体、水生动物、格宾挡墙的相互涵养，有利于水与自然和谐发展。

格宾石笼具有取材方便、施工方便、柔性结构、透水性强、适应地基不均匀沉降变形等优点，值得推广。

参考文献

1. 王冉冉，覃锟.格宾网石笼挡土墙的设计与应用[J].城市建设，2010(27)。

2. ]李高文.格宾和雷诺护垫在中小河道治理工程中的应用[J].湖南水利水电， 2016 （3）： 20-22.。

[3] 余琴.格宾挡墙在锦江河道综合治理工程中的应用[J].湖南水利水电, 2019(03):75-77.。